CN108896846B - 可测量高电压系统传导干扰的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电磁干扰测量技术领域，具体涉及一种可测量高电压系统传导干扰的装置与方法。包括磁场耦合电气隔离单元，还包括与磁场耦合电气隔离单元并联设置的保护电感L、串联设置的第一隔直电容C1和第一分压电阻R2、串联设置的第二隔直电容C2和第二分压电阻R3，所述第一分压电阻R2与磁场耦合电气隔离单元一端连接，所述第二分压电阻R3与磁场耦合电气隔离单元另一端连接。磁场耦合电气隔离单元两侧对称设置隔直电容和分压电阻，使探头可测量高电压系统的线‑线间差模和线‑地间共模干扰。

Description

可测量高电压系统传导干扰的装置与方法
技术领域
本发明涉及电磁干扰测量技术领域，具体涉及一种可测量高电压系统传导干扰的装置与方法。
背景技术
用电设备产生的传导电磁干扰通过电源线或者地线等传导到其它共网设备，会影响其它设备的正常工作，特别现代舰船、飞机等独立系统中，狭小空间内布置了大量机电、通信等用电设备，装备之间极有可能通过电源线或者地线产生相互干扰，因此传导干扰的准确测量对于保障共网各设备间的兼容工作具有重要意义。
目前现有国内外军用和民用标准中，传导干扰测量方法主要包括电流探头测量方法和LISN标准装置的电压测量方法；其中电流探头测量方法主要适用于低频段，LISN标准装置的电压测量方法主要适用于高频段。针对LISN标准装置电压测量方法，使用中需要将LISN串接在工作回路中，受LISN装置中50μH电感限制，难以适用于高电压大电流系统，造成针对高电压大电流系统高频传导干扰的测量缺少相应的测试标准和测试手段的局面。
在国内外有关高电压大电流系统的传导干扰测量探头中，在GB4824(IEC/CSIPR11)和ANSI C63.4等多项通用标准中均提出了“低压大电流”设备的“射频传导干扰”电压探头测量方法，其中的核心为高阻抗电压探头，图1是传统的传导干扰测量高阻抗探头电路结构图，其主要包括：一个隔直电容、一个分压电阻及安全保护电感。该探头存在相应的不足，主要包括：测试时测量仪器直接并在高压电路中，一旦出现电路元件短路或者开路，很容易造成测量仪器损坏和测量人员高电压触电危险；电压探头只能测量单相对地共模干扰，无法进行相间差模干扰测量，无法有效支撑电磁干扰故障诊断；该探头本质为电压法测试，测试灵敏度低。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种能测量线-线间差模干扰、线-地间共模干扰，同时安全性高，可测量高电压系统传导干扰的装置与方法。
对于本发明一种可测量高电压系统传导干扰的装置，其技术方案为：包括磁场耦合电气隔离单元，还包括与磁场耦合电气隔离单元并联设置的保护电感L、串联设置的第一隔直电容C1和第一分压电阻R2、串联设置的第二隔直电容C2和第二分压电阻R3，所述第一分压电阻R2与磁场耦合电气隔离单元一端连接，所述第二分压电阻R3与磁场耦合电气隔离单元另一端连接。
较为优选的，所述磁场耦合电气隔离单元包括电流探头和与保护电感L并联设置的测量电阻R1，所述电流探头的线圈与测量电阻R1端部导线卡接。
较为优选的，所述磁场耦合电气隔离单元为电压探头。
较为优选的，所述第一隔直电容C1与第二隔直电容C2为相同电容，所述第一分压电阻R2和第二分压电阻R3为相同电阻。
较为优选的，整个可测量高电压系统传导干扰的装置布置于一个屏蔽箱体内，通过在屏蔽箱体上设置N型转接头将磁场耦合电气隔离单元的测量信号输出。
较为优选的，所述第一隔直电容C1与第二隔直电容C2的阻抗选取范围为500Ω～1500Ω。
较为优选的，测量电阻阻抗为50Ω，所述第一分压电阻R2和第二分压电阻R3的阻值为725Ω，即(1500-R1)/2。
较为优选的，所述测量仪为示波器或频谱仪。
对于本发明一种可测量高电压系统线-线间传导干扰的方法，其技术方案为：保护电感L处并联有一个测量电阻R1，并在保护电感L两端分别连接串联设置的第一隔直电容C1和第一分压电阻R2、串联设置的第二隔直电容C2和第二分压电阻R3；
将第一隔直电容C1和第二隔直电容C2两端分别连接电网待测量的两个相线，利用电流探头输出端产生的电压通过公式
Figure BDA0001682107730000041
计算出流过测量电阻R1两端的传导干扰电流
Figure BDA0001682107730000045
再通过公式
Figure BDA0001682107730000042
得到被测系统的线-线间差模干扰；
其中，Z为电流探头的转移阻抗。
对于本发明一种可测量高电压系统线-地间传导干扰的方法，其技术方案为：保护电感L处并联有一个测量电阻R1，并在保护电感L两端分别连接串联设置的第一隔直电容C1和第一分压电阻R2、串联设置的第二隔直电容C2和第二分压电阻R3；
将第一隔直电容C1和第二隔直电容C2两端分别连接电网的相线和地线，利用电流探头输出端产生的电压通过公式
Figure BDA0001682107730000043
计算出流过测量电阻R1两端的传导干扰电流
Figure BDA0001682107730000046
再通过公式
Figure BDA0001682107730000044
得到被测系统的线-地间共模干扰；
其中，Z为电流探头的转移阻抗。
本发明的有益效果为：
(1)在磁场耦合电气隔离单元两侧对称设置隔直电容和分压电阻，使探头可测量高电压系统的线-线差模和线-地间共模干扰；
(2)设置测量电阻R1，通过电流探头测量电阻R1流过电流的方式将高频传导干扰的电压测量方法转化为电流测量方法，测量灵敏度高，同时由于电流探头无需接入电路中，其电网隔离，安全性好；
(3)将可测量高电压系统传导干扰的装置放置在屏蔽箱体内，防止干扰。
附图说明
图1为传统的传导干扰测量高阻抗探头电路结构图；
图2为本发明一种可测量高电压系统传导干扰的装置的电路结构图。
其中，1-可测量高电压系统传导干扰的装置，2-测量仪，3-磁场耦合电气隔离单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图2所示，一种可测量高电压系统传导干扰的装置1包括磁场耦合电气隔离单元3、与磁场耦合电气隔离单元3并联设置的保护电感L、串联设置的第一隔直电容C1和第一分压电阻R2、串联设置的第二隔直电容C2和第二分压电阻R3，第一分压电阻R2与磁场耦合电气隔离单元一端连接，第二分压电阻R3与磁场耦合电气隔离单元另一端连接。可测量高电压系统传导干扰的装置1与测量仪2电连接。
磁场耦合电气隔离单元3包括电流探头和与保护电感L并联设置的测量电阻R1(磁场耦合电气隔离单元3也可继续采用传统的电压探头)，电流探头的线圈与测量电阻R1端部导线卡接。第一隔直电容C1与第二隔直电容C2为相同电容，第一分压电阻R2和第二分压电阻R3为相同电阻。可测量高电压系统传导干扰的装置1设置于一个屏蔽箱体内，通过在屏蔽箱体上设置N型转接头将磁场耦合电气隔离单元测量信号输出至测量仪2。本实施例中，屏蔽箱体为铁箱，测量仪2为示波器或频谱仪。其中，两端隔直电容参数增加为原标准探头的两倍，分压电阻阻值变为原标准探头阻值的1/2，电感参数不变。本实施例中，测量电阻R1端阻抗值为50Ω，第一隔直电容C1与第二隔直电容C2的阻抗小于1500Ω，一般大于500Ω，第一分压电阻R2和第二分压电阻R3的阻值为(1500-R1)/2＝725Ω，保护电感L阻抗远大于50Ω。
在本方案中，隔直电容用于隔离直流信号进入测量仪，分压电阻用于衰减进入测量装置的传导干扰信号，装置中磁场耦合电磁隔离单元部件可以采用能实现相同电流测量功能的新型电流测量部件进行替代，因此，所有能实现磁场耦合电磁隔离功能的部件的替换电路均落入本方案的保护范围中。
当利用该装置测量高电压系统的线-线干扰时，可测量高电压系统传导干扰的装置1两端(即第一隔直电容C1与第二隔直电容C2端部)分别接电网的两个相线，线-线之间的差模干扰经过探头形成回路，利用电流探头输出端产生的电压通过公式
Figure BDA0001682107730000061
计算出流过测量电阻R1两端的传导干扰电流
Figure BDA0001682107730000062
再通过公式
Figure BDA0001682107730000071
可以得到被测系统的线-线间差模干扰，进而可以进行故障诊断和干扰原因排查。电流探头系数修正属于本领域常用技术手段，此处不作赘述。
当利用该装置测量高电压系统的线-地间共模干扰时，可测量高电压系统传导干扰的装置1两端(即第一隔直电容C1与第二隔直电容C2端部)分别接电网的相线和地线。相线对地的共模干扰经过探头进入参考地，利用电流探头输出端产生的电压通过公式
Figure BDA0001682107730000072
计算出流过测量电阻R1两端的传导干扰电流
Figure BDA0001682107730000073
再通过公式
Figure BDA0001682107730000074
可以得到被测系统的线-地间共模干扰。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种可测量高电压系统传导干扰的装置，包括磁场耦合电气隔离单元(3)，其特征在于：还包括与磁场耦合电气隔离单元(3)并联设置的保护电感L、串联设置的第一隔直电容C1和第一分压电阻R2、串联设置的第二隔直电容C2和第二分压电阻R3，所述第一分压电阻R2与磁场耦合电气隔离单元一端连接，所述第二分压电阻R3与磁场耦合电气隔离单元(3)另一端连接；所述磁场耦合电气隔离单元(3)包括电流探头和与保护电感L并联设置的测量电阻R1，所述电流探头的线圈与测量电阻R1端部导线卡接。
2.根据权利要求1所述的可测量高电压系统传导干扰的装置，其特征在于：所述磁场耦合电气隔离单元(3)为电压探头。
3.根据权利要求1所述的可测量高电压系统传导干扰的装置，其特征在于：所述第一隔直电容C1与第二隔直电容C2为相同电容，所述第一分压电阻R2和第二分压电阻R3为相同电阻。
4.根据权利要求1所述的可测量高电压系统传导干扰的装置，其特征在于：整个可测量高电压系统传导干扰的装置布置于一个屏蔽箱体内，通过在屏蔽箱体上设置N型转接头将磁场耦合电气隔离单元(3)的测量信号输出。
5.根据权利要求4所述的可测量高电压系统传导干扰的装置，其特征在于：所述第一隔直电容C1与第二隔直电容C2的阻抗选取范围为500Ω～1500Ω。
6.根据权利要求3所述的可测量高电压系统传导干扰的装置，其特征在于：所述并联测量电阻R1的阻值为50Ω，所述第一分压电阻R2和第二分压电阻R3的阻值为725Ω。
7.根据权利要求1所述的可测量高电压系统传导干扰的装置，其特征在于：所述测量仪(2)为示波器或频谱仪。
8.如权利要求1所述的可测量高电压系统传导干扰的装置的测量方法，其特征在于：保护电感L处并联有一个测量电阻R1，并在保护电感L两端分别连接串联设置的第一隔直电容C1和第一分压电阻R2、串联设置的第二隔直电容C2和第二分压电阻R3；
将第一隔直电容C1和第二隔直电容C2两端分别连接电网待测量的两个相线，利用电流探头输出端产生的电压通过公式
Figure FDA0002582465170000021
计算出流过测量电阻R1的传导干扰电流
Figure FDA0002582465170000022
再通过公式
Figure FDA0002582465170000023
计算得到被测系统的线-线间差模干扰；
其中，Z为电流探头的转移阻抗，50为测量电阻R1端阻抗值。
9.如权利要求1所述的可测量高电压系统传导干扰的装置的测量方法，其特征在于：保护电感L处并联有一个测量电阻R1，并在保护电感L两端分别连接串联设置的第一隔直电容C1和第一分压电阻R2、串联设置的第二隔直电容C2和第二分压电阻R3；
将第一隔直电容C1和第二隔直电容C2两端分别连接电网的一相线和地线，利用电流探头输出端产生的电压通过公式
Figure FDA0002582465170000031
计算出流过测量电阻R1的传导干扰电流
Figure FDA0002582465170000032
再通过公式
Figure FDA0002582465170000033
得到被测系统的线-地间共模干扰；
其中，Z为电流探头的转移阻抗，50为测量电阻R1端阻抗值。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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